美国犹他大学（University of Utah）、宾夕法尼亚州立大学（Penn State）以及科罗拉多州金属3D打印专业企业Elementum 3D，近日获得美国国家航空航天局（NASA）小型企业技术转让（STTR）第一阶段项目资助，用于推进面向航空航天、国防、能源及空间推进领域高温合金的冷喷涂增材制造技术。

此次为期13个月的第一阶段项目聚焦于NASA开发的GRX-810氧化物弥散强化合金。该合金被评选为NASA年度商业发明，能够承受极端温度与氧化环境，是可重复使用火箭发动机组件的候选材料之一。尽管GRX-810在高温应用中的性能广受赞誉，但其颗粒在冷喷涂过程中的结合机理尚不明确。本项目旨在深化对这一关键领域的科学认知。

冷喷涂增材制造技术通过高速喷射金属颗粒，在不显著加热的条件下形成致密涂层或块体结构，相比传统方法具有更高的沉积速率和更少的尺寸限制。颗粒在撞击后的附着、变形或弹跳行为取决于颗粒化学成分、微观结构、表面状态、速度与温度等多种变量——对于工作在性能极限环境下的合金而言，这些变量尤为关键。

根据项目分工，Elementum 3D将提供GRX-810原料粉末并输出制造视角；宾夕法尼亚州立大学牵头冷喷涂工艺开发；犹他大学材料科学与工程系Suhas Eswarappa Prameela博士领导的STARS实验室，将利用激光诱导粒子冲击测试（LIPIT）系统开展单颗粒实验，以分离控制结合行为的关键变量。

“我认为基础研究与应用研究的交汇至关重要，”Prameela博士表示，“我们的优势在于理解基础物理机制，而STTR等项目使我们能够将这些洞见转化为工业界和NASA可直接使用的制造相关知识。”三个合作伙伴的数据集将共同绘制材料与工艺参数如何影响GRX-810结合行为的图谱，研究结果将指导面向极端温度应用的全尺寸冷喷涂制造。

“像这样的复杂问题无法孤立解决，”Prameela博士补充道，“与拥有不同工具、视角和专业知识的人合作至关重要。”完成第一阶段的项目将有资格竞争第二阶段资助，后者将支持制造工艺的进一步开发与规模化放大。